[C++11] 理解委托构造函数

说明：委托构造函数是 C++11 引入的一种特殊类型的构造函数，它通过调用同一个类中的另一个构造函数来初始化对象。这种构造函数在声明时使用 : 符号后跟其他构造函数的初始化列表，而不是在函数体内调用。委托构造函数的主要目的是避免代码重复，并简化多个构造函数之间的共同初始化逻辑。以下是一个简单的委托构造函数的示例：

class MyClass {
public:
    // 基本构造函数，接受两个参数
    MyClass(int a, double b) : a_(a), b_(b) {
        // 初始化成员变量 a_ 和 b_
    }

    // 重点：委托构造函数，使用一个参数初始化
    MyClass(int a) : MyClass(a, 0.0) {
        // 这里没有额外的初始化代码，因为它委托给另一个构造函数
    }

    // 另一个重载的构造函数，接受三个参数
    MyClass(int a, double b, std::string c) : a_(a), b_(b), c_(std::move(c)) {
        // 初始化成员变量 a_, b_ 和 c_
    }

private:
    int a_;
    double b_;
    std::string c_;
};

注意：这里所谓的性能提升本质上是减少了成员变量初始化的时间，在一些大型工程中，成员变量初始化往往是很大的，因此要做这样的优化。

1 为什么C++11 引入委托构造函数？

C++11 引入委托构造函数的原因主要包括以下几点：

减少代码重复：委托构造函数允许一个构造函数调用同一个类中的另一个构造函数，这样可以避免在多个构造函数之间重复相同的初始化代码。
提高代码清晰度：通过委托构造函数，可以将类的构造逻辑分解成更小的、更易于管理的部分，使得代码结构更加清晰。
增强类的可维护性：当需要修改或扩展类的初始化逻辑时，委托构造函数使得只需在一个地方进行更改，而不是在多个构造函数中重复修改。
支持类的灵活设计：委托构造函数提供了一种机制，使得派生类可以重用基类的构造函数，或者在派生类中重用其他构造函数的初始化逻辑。
简化构造函数的重载：当类有多个构造函数时，委托构造函数可以简化这些构造函数的实现，特别是当某些构造函数共享相同的初始化步骤时。
优化编译器的实现：编译器可以更有效地处理委托构造函数，可能会生成更优化的代码，尤其是在处理复杂的构造函数重载和模板类时。
提高资源利用效率：委托构造函数可以减少不必要的资源分配和释放，尤其是在处理大型对象或资源密集型对象时，可以提高程序的执行效率。
支持构造函数的继承：在多重继承的情况下，委托构造函数可以使得派生类继承并利用基类的构造函数，而无需手动复制初始化代码。

通过引入委托构造函数，C++11 提供了一种更加高效和灵活的方式来设计和实现类的构造逻辑，有助于提高代码的质量和可维护性。

2 委托构造函数使用详解

委托构造函数在 C++11 中的使用案例主要体现在简化类的构造函数实现，避免代码重复，特别是在处理具有多个构造函数的类时。以下是一些包含代码实现的案例。

2.1 基础委托构造函数

参考代码如下：

class MyClass {
public:
    // 默认构造函数
    MyClass() :MyClass(0) {}

    // 带参数的构造函数
    MyClass(int importantData) : importantData(importantData) {}

private:
    int importantData;
};

在这个案例中，MyClass 有两个构造函数，一个是默认构造函数，一个是接受一个 int 类型的参数。第一个构造函数通过委托给第二个构造函数来初始化 importantData。

2.2 多重委托构造函数

参考代码如下：

class Person {
public:
    // 默认构造函数
    Person() : name("Unknown"), age(0) {}

    // 带名字的构造函数
    Person(const std::string& name) : name(name), age(0) {}

    // 带名字和年龄的构造函数
    Person(const std::string& name, int age)
        : name(name), age(age) {
        // 这里没有额外的初始化代码，因为它委托给带名字的构造函数
    }

    // 带年龄的构造函数，委托给带名字和年龄的构造函数
    Person(int age) : Person("Unknown", age) {}

private:
    std::string name;
    int age;
};

在这个案例中，Person 类有多个构造函数。Person(int age) 构造函数通过委托给 Person(const std::string& name, int age) 构造函数来初始化 name 和 age。这样，我们不需要在 Person(int age) 构造函数中重复初始化 name 的代码。

2.3 使用委托构造函数简化复杂的类设计

参考代码如下：

class Rectangle {
public:
    // 构造函数，接受长和宽
    Rectangle(double length, double width) : length_(length), width_(width) {}

    // 委托构造函数，使用面积初始化长和宽
    Rectangle(double area) : Rectangle(sqrt(area), sqrt(area)) {}

    // 委托构造函数，使用正方形的对角线长度初始化
    Rectangle(double diagonal) : Rectangle(diagonal / sqrt(2), diagonal / sqrt(2)) {}

private:
    double length_;
    double width_;
};

在这个案例中，Rectangle 类有多个构造函数。其中一个构造函数接受 double 类型的面积参数，它通过委托给接受长度和宽度参数的构造函数来初始化对象。另一个构造函数接受对角线长度参数，它通过计算正方形的一半对角线来初始化长度和宽度。

通过这些案例，我们可以看到委托构造函数如何帮助我们减少代码重复，并使得类的构造函数更加清晰和易于维护。这种机制特别适用于那些具有多个构造函数和复杂初始化逻辑的类。

图王大胜